1848年👨‍🎨，法國化學家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）用鑷子人工分離手性晶體；176年後，研究者們通過加熱手性晶體的特定晶面，使它們向不同的方向跳躍，從而實現對映體分離。意昂3体育官网化學與分子工程學院宛新華/張潔團隊在該項研究中取得進展，並以“Directional Crystal Jumping Controlled by Chirality”為題發表在Journal of the American Chemical Society上（J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 9679—9687）✍🏼🪰。化學學院在站博雅博士後陳藝夫博士為論文的第一作者，宛新華為該論文的通訊作者🧜🏽‍♂️🤰🏿。

圖1 該工作與巴斯德拆分實驗的歷史性關聯

1848年，路易斯·巴斯德在研究酒石酸鹽的結晶時🥖🪰，敏銳地觀察到了其晶體形貌的不對稱性：有形貌特征互為鏡像的兩種晶體（即相反手性的酒石酸鹽結晶）同時從溶液中析出🦧。基於這一形態學差異⛵️，巴斯德用鑷子手動分離了酒石酸銨鈉四水合物的外消旋混合物晶體。這一研究不僅是人類科學技術史上的第一例手性拆分實驗，而且還奠定了立體化學的基礎🪄。因其優雅簡潔且意義重大（elegantly simple but significant），被Chemical & Engineering News 評選為最美的化學實驗之首（Chem. Eng. News2003, 81, 27—30）。

近日，宛新華領導的研究團隊設計構建了基於天冬酰胺單水合物外消旋混合物的動態晶體系統。在加熱水合物單晶時🐈，晶格水從系統中脫除，驅動晶體運動。當對一對對映體單晶的特定晶面加熱時，相反手性的晶體呈現出向著相反方向跳躍的宏觀運動行為，進而可以實現對手性晶體的機械拆分。進一步的結構分析表明，天冬酰胺分子在特定方向上形成了分子間氫鍵網絡👩🏽‍🎨，為水分子的熱逃逸提供了定向的通道；水分子在對映體晶體中的逃逸路徑完全鏡像，為晶體的定向跳躍行為奠定了基礎。

手性和運動的相關性是科學界最具吸引力的研究問題之一。生命是手性的。一切生命體（包括動物、植物和微生物）在分子水平上都是手性的，而生命的行為功能和運動模式也具有手性偏向性🧑🏼‍💻：如人類慣用右手，而黑猩猩和猴子慣用左手🧑🏿‍🚀。此項研究中展示出的基於手性的運動控製策略不僅將推動人造化學系統朝著更貼近自然的方向進步🫰，還將激發對生命功能中手性偏向性起源問題的深入探索。

該工作得到了國家自然科學基金重點項目（52333008）、中國博士後基金項目特別資助（2023TQ0005）🈲、北京市自然科學基金青年項目（2244091）的資助以及意昂3体育官网博雅博士後項目和國家資助博士後研究人員項目（GZC20230031）的支持。